DE19820143C1 - Entleervorrichtung für Müllbehälter mit einer Lageerkennungs- und Steuereinrichtung - Google Patents
Entleervorrichtung für Müllbehälter mit einer Lageerkennungs- und SteuereinrichtungInfo
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Abstract
Es wird eine Entleervorrichtung beschrieben, die eine automatische Erkennung und Erfassung der Müllbehälter ermöglicht, ohne daß die Müllbehälter (5) mit Markierungen oder dergleichen versehen werden müssen. Die Entleervorrichtung weist eine Lageerkennungs- und Steuereinrichtung auf, die an der Behälteraufnahmeeinrichtung (4) mindestens einen mechanischen Sensor (10a, b) und mindestens drei Optosensoren (11a, b, 12a, b) aufweist. Mindestens ein Optosensor (12a, b) ist für die Entfernungsbestimmung und mindestens zwei Optosensoren (11a, b) für die Seitenausrichtung der Behälteraufnahme (4) angeordnet und ausgebildet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Entleervorrichtung für Müllbehälter mit einer
Behälteraufnahmeeinrichtung und einer Lageerkennungs- und
Steuereinrichtung.
Üblicherweise werden Müllbehälter von den Müllwerkern an die
Entleervorrichtung herangebracht und nach dem Entleervorgang wieder an
ihren Platz zurückgestellt. Um die Personalkosten zu reduzieren, wurden
Entleervorrichtungen entwickelt, die entweder vom Fahrer des Müllwagens an
die am Straßenrand abgestellten Müllbehälter herangeführt werden oder die in
der Lage sind, sich automatisch auf den zu entleerenden Müllbehälter
zuzubewegen. Hierfür sind entsprechende Lageerkennungs- und
Steuereinrichtungen notwendig, die die Position des zu entleerenden
Müllbehälters erkennen und anhand der ermittelten Daten die
Entleervorrichtung bzw. die Behälteraufnahmeeinrichtung entsprechend
steuern.
Aus der EP 0 388 618 A2 ist ein Videosystem bekannt, mit dem die Position
des zu entleerenden Müllbehälters festgestellt und die Entleervorrichtung
gesteuert wird. Hierzu ist es erforderlich, daß die Müllbehälter mit
reflektierenden Marken ausgestattet sind, an denen sich das Videosystem
orientieren kann. Die Verarbeitung der erfaßten Marken erfolgt mittels
komplizierter Bildauswerteverfahren. Ein Rechner steuert aufgrund der über
die Videokamera erhaltenen Daten die Steuerhydraulik der Aufnahmeeinheit,
so daß ein automatisches Ankuppeln, Kippen und Absetzen des Behälters
erfolgt.
Ein Nachteil dieses Systems ist die zusätzliche Anbringung der reflektierenden
Marken, die nicht beliebig am Müllbehälter angebracht werden können,
sondern bei der Anbringung als Meßpunkt eine bestimmte Genauigkeit
erfordern, die im Millimeterbereich liegt. Wenn eine der reflektierenden
Marken beschädigt oder verloren geht, ist der Müllbehälter möglicherweise
nicht mehr von dem Videosystem zu erkennen und kann nicht mehr in den
angestrebten automatischen Ablauf zum Entleeren der Müllbehälter
eingebunden werden.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß aus Sicherheitsgründen ein
zusätzliches Radargerät erforderlich ist, das aufgrund einer Sicherheitslogik die
Bewegung der Entleereinrichtung stoppt, wenn zusätzliche Bewegungen im
Überwachungsfeld erkannt werden.
Die EP 0 647 574 B1 beschreibt ebenfalls ein Videosystem, das mit mehreren
Kameras die Position der zu entleerenden Müllbehälter ermittelt. Das
aufgenommene Bild wird auf einem im Fahrerhaus befindlichen Monitor
dargestellt, auf dessen berührungsempfindlichen Bildschirmen das
Bedienungspersonal den jeweiligen Behälter auswählen kann. Auch dieses
System erfordert Markierungen auf den Müllbehältern.
In dem deutschen Gebrauchsmuster G 92 16 131.6 wird eine Anordnung zum
Identifizieren von zu entleerenden Müllbehältern beschrieben. Die Mülltonnen
sind mit Etiketten versehen, die von einer am Müllfahrzeug angebrachten Kamera
gelesen werden.
Die DE 39 09 762 A1 betrifft ein System zur Bestimmung der Lage eines
Objektes im Raum mit Hilfe eines videooptischen Sensors. Hierbei ist es ebenfalls
erforderlich, daß die Mülltonnen mit Markierungen versehen sind, insbesondere
mit retrorefiektierenden Marken. Die Anzahl und die geometrische Anordnung
der Marken zueinander werden bei der Auswertung des Bildes berücksichtigt.
Zweckmäßigerweise werden insgesamt fünf Marken auf dem Objekt angebracht,
wobei die Anordnung der Marken die erreichbare Genauigkeit der
Positionsbestimmung des Objektes bestimmt.
In der DE 43 43 811 C1 wird ein Verfahren zur vollautomatischen Entleerung
von Müllgroßbehältern beschrieben. Hierzu ist die Hydrauliksteuerung mit einer
speicherprogrammierbaren Steuerung gekoppelt, die mit Schaltelementen an der
durch die Hubkippvorrichtung betätigte Kammgreifeinrichtung für
Müllgroßbehälter und mit einem Auslöseschalter und mit Lage- und
Näherungssensoren an einer Greifeinrichtung für einen Rollcontainer verbunden
ist. Je nach Art der zu entleerenden Behälter sind die betreffenden Schaltelemente
und Näherungssensoren aktiviert. Für Großbehälter sind drei Schaltelemente
vorgesehen, wobei zwei Schaltelemente im oberen Bereich der
Kammgreifeinrichtung und die dritte Schalteinrichtung im unteren Bereich der
Kammgreifeinrichtung fluchtend zur Mittelachse des zu befestigenden Behälters
angeordnet sind. Die Kontrolle des korrekten Sitz eines Rollcontainers erfolgt
durch die in den Klauen befindlichen Auslöseschalter in Verbindung mit Lage-
und Näherungssensoren auf der Innenseite der Greifarme.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine Entleervorrichtung, die eine automatische
Erkennung und Erfassung der Müllbehälter ermöglicht, ohne daß die
Müllbehälter mit Markierungen oder dergleichen versehen werden müssen.
Diese Aufgabe wird mit einer Entleervorrichtung gelöst, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Lageerkennungs- und Steuereinrichtung an der
Behälteraufnahmeeinrichtung mindestens einen mechanischen Sensor und
mindestens drei Optosensoren aufweist, wovon mindestens ein Optosensor für
die Entfernungsbestimmung und mindestens zwei Optosensoren für die
Seitenausrichtung der Behälteraufnahmeeinrichtung angeordnet und ausgebildet
sind.
Die Einzelsignale der Sensoren, die jeweils ja/nein-Signale sind, werden in
einem Rechner ausgewertet, wobei unter Berücksichtigung der Schaltstellung
der Sensoren, der Funktion und deren Anordnung die Position der zu
entleerenden Müllbehälter bestimmt wird. Anhand dieser Daten kann dann
wiederum die Behälteraufnahmeeinrichtung gesteuert und gezielt an den zu
entleerenden Müllbehälter herangeführt werden.
Da die Sensoren sich lediglich an der Behälterwand orientieren müssen, sind
keine zusätzlichen Markierungen am Behälter sowie keine komplizierte
Bildauswertung wie bei Videoaufnahmen erforderlich.
Mechanische und optische Sensoren wirken in gegenseitiger Abhängigkeit bei
der Ansteuerung der Behälteraufnahmeeinrichtung zusammen. Die
Kombination von mechanischen und Optosensoren bieten den Vorteil, daß
unterschiedliche Funktionen vereint werden können.
Mindestens ein optischer Sensor übernimmt die Funktion der
Abstandsbestimmung von Behälteraufnahmeeinrichtung zum Müllbehälter.
Vorteilhafterweise sind zwei Optosensoren für diese Funktion vorgesehen, die
auf unterschiedliche Erkennungstiefen eingestellt sind, wodurch störende
Einflüsse durch fehlende Kontraste ausgeschaltet werden. Wenn zwei
Optosensoren für die Entfernungsbestimmung vorgesehen sind, so werden
diese vorzugsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet.
Mindestens zwei Optosensoren übernehmen die Funktion der
Seitenausrichtung, wobei der horizontale Abstand der Optosensoren entweder
geringer ist als die Breite der zu entleerenden Behälter oder größer als die
Breite der zu entleerenden Behälter ist. Anhand des horizontalen Verfahrweges
der Behälteraufnahmeeinrichtung kann der Rechner die seitliche Ausrichtung
bestimmen und entsprechend der Größe und der Art des Behälters die optimale
Aufnahmestellung zum Erfassen und Aufnehmen des Behälters ermitteln.
Anhand dieser Daten wird die Behälteraufnahmeeinrichtung in die
entsprechende Position gebracht.
Jeder Behältergröße kann somit über den Verfahrweg zwischen der von den
Opto-Sensoren erfaßten Strecke eine bestimmte Aufnahmestellung zugeordnet
werden. Das muß nicht immer das Mittel des Verfahrweges sein, sondern je
nach Behälter der zugeordnete Aufnahmepunkt. Dies ist insbesondere dann von
Bedeutung, wenn Behälter entleert werden sollen, die nicht nur über die
gesamte Breite der Aufnahme aufgenommen werden, oder wenn es sich um
solche Behälter handelt, die mit ihren unter dem Aufnahmerand angeordneten
Verstärkungsrippen nicht in das System der übrigen Behälter passen.
Vorzugsweise sind die Optosensoren in einem Dreieck angeordnet, wobei der
oder die Optosensoren für die Abstandsbestimmung in einem Eckpunkt
angeordnet sind, der vorteilhafterweise mittig zwischen den beiden
Optosensoren für die Seitenausrichtung liegt.
Der mechanische Sensor hat die Aufgabe, die unmittelbare Annäherung der
Behälteraufnahmeeinrichtung an den Müllbehälter zu erkennen und dient somit
zur Feinabstimmung bezüglich des Abstandes.
Der mechanische Sensor dient auch gleichzeitig als Sicherheitsschalter, nämlich
dann, wenn die Sensoren einmal ausfallen sollten oder ein Behälter oder eine
Person, die sich im Arbeitsbereich befindet, nicht erkannt wird. Die Betätigung
des mechanischen Sensors durch einen Gegenstand stoppt die Bewegung der
Entleereinrichtung.
Der mechanische Sensor ist vorzugsweise ein mechanischer Schalter.
Der mechanische Schalter kann vorteilhafterweise in einem Zahn der
Behälteraufnahmeeinrichtung angeordnet sein. Diese Ausführungsform wird
dann bevorzugt, wenn die Behälteraufnahmeeinrichtung über einen
Aufnahmekamm verfügt.
Der mechanische Schalter weist vorzugsweise einen schwenkbar angeordneten,
gegenüber der Behälteraufnahmeeinrichtung vorstehenden Hebel auf.
Der mechanische Schalter kann einen sich über die Breite der
Aufnahmeeinrichtung erstreckenden Bügel aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können zwei mechanische Sensoren in
horizontaler Richtung beabstandet zueinander angeordnet sein. Durch die
Anordnung von zwei nebeneinander positionierten mechanischen Sensoren
besteht die Möglichkeit zu erkennen, ob die Behälteraufnahmeeinrichtung
parallel zur Behälterwand des zu entleerenden Müllbehälters ausgerichtet ist.
Eine beispielhafte Ausführungsform wird anhand eines Seitenladers erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Entleervorrichtung,
Fig. 2 eine Vorderansicht der Behälteraufnahme und
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines mechanischen Sensors in
Seitenansicht.
In der Fig. 1 ist ein Seitenlader ohne Fahrzeug in ausgefahrener Stellung
dargestellt. Der Seitenlader ist an einem Rahmen 1 am Fahrzeug (nicht
dargestellt) befestigt. Die Entleervorrichtung 3 weist einen Ausleger 2 auf, der
teleskopierbar und horizontal verfahrbar ist. Am freien Ende des Auslegers 2
ist u. a. die Behälteraufnahme 4 angeordnet, die in vertikaler Richtung
verfahrbar ist.
In der Fig. 2 ist die Vorderansicht der Behälteraufnahme 4 vergrößert
dargestellt. An dem Aufnahmerahmen ist im unteren Bereich eine
Widerlagerplatte 7 und im oberen Bereich ein Aufnahmekamm 9 mit insgesamt
vier Aufnahmezähnen 17a bis d angeordnet. Diese Aufnahmezähne 17a bis d
untergreifen den Rand 6 des Müllbehälters 5. Der Aufnahmekamm 9 ist im
unteren Bereich der Aufnahmestellung um eine vertikale Achse frei
schwenkbar, so daß eine Schrägstellung der Behälter 5 ausgeglichen werden
kann. Nach dem Aufnehmen des Behälters 5, der mit seinem Behälterrand 6
erfaßt wird, wird während des weiteren Anhebens das Schwenklager arretiert,
so daß der Behälter die gewünschte Entleerungsstellung einnimmt.
In die beiden mittleren Aufnahmezähne 17b und 17c sind zwei mechanische
Sensoren 10a und 10b integriert, die im Zusammenhang mit der Fig. 3 näher
erläutert werden. Im oberen Bereich an dem Aufnahmerahmen 8 sind zwei
Optosensoren 11a, 11b angeordnet, die für die Seitenausrichtung der
Behälteraufnahme 4 verantwortlich sind. Im unteren Bereich des
Aufnahmerahmens 8 sind zwei Optosensoren 12a und 12b angeordnet, die für
die Abstandsbestimmung vorgesehen sind. Die Optosensoren 11a, 11b und
12a, 12b bilden im wesentlichen ein Dreieck, wobei die beiden Optosensoren
12a, 12b in etwa mittig zwischen den Optosensoren 11a und 11b angeordnet
sind.
Der mechanische Sensor 10a, b ist in der Fig. 3 vergrößert dargestellt. Es
handelt sich hier um einen mechanischen Schalter, der einen gegenüber dem
Aufnahmekamm 9 vorstehenden Hebel 13 aufweist, der um eine horizontale
Achse 18 schwenkbar gelagert ist. Mit dem Hebel 13 ist eine Feder 14
verbunden, die den Hebel 13 im ausgeschwenkten Zustand hält. Ferner ist am
Hebel 13 eine Schaltfahne 15 befestigt, die mit dem auf der Rückseite des
Aufnahmekamms 9 angeordneten Näherungsschalter 16 zusammenwirkt. Wenn
der Müllbehälter an den Hebel 13 stößt, wird dieser eingeschwenkt und die
Schaltfahne 15 vor den Näherungsschalter 16 bewegt, der ein entsprechendes
Signal an die Steuereinrichtung abgibt.
Die Arbeitsweise wird nachfolgend beschrieben:
Der Seitenlader wird in bekannter Weise aus dem Führerhaus des
Müllsammelfahrzeuges bedient. Die Auslösung des Entleervorganges erfolgt
über Joystick, Taster oder auch Bildschirmverarbeitung, wie z. B. einer
Steuerung mittels eines berührungsempfindlichen Bildschirms (touch screen).
Die erforderlichen Arbeits- und Beobachtungsmittel sind im Führerhaus
angeordnet. Dies gilt auch für Bildschirme zur Überwachung des
Arbeitsraumes und ähnliche Einrichtungen.
Der Seitenlader wird manuell ausgefahren, bis die an der
Behälteraufnahmeeinrichtung 4 angeordneten Optosensoren 12a, b den
Behälter erkennen. Die beiden Optosensoren 12a und 12b sind auf
unterschiedliche Erkennungsentfernungen eingestellt, was den Vorteil hat, daß
der Optosensor 12a nach dem Erkennen des Behälters die Handsteuerung
unterbricht oder ein Signal abgibt, daß die Erkennung erfolgt ist. Die
Bedienungsperson gibt daraufhin das Startsignal an die elektronische
Steuerung. Der weitere Ablauf wird damit automatisch gesteuert. Sobald der
Optosensor 12b den Behälter 5 erkennt, wird die Geschwindigkeit der
Annäherungsbewegung verlangsamt, bis einer der mechanischen Sensoren
10a, 10b den Behälter 5 erreicht und über die in der Fig. 3 dargestellte
Schaltfahne 15 im Zusammenwirken mit dem Näherungsschalter 16 die
Vorwärtsbewegung stoppt. Dieser Schaltvorgang gibt gleichzeitig einen Befehl
an die elektronische Hauptsteuerung, den Ausleger 2 wieder ein wenig
zurückzufahren, um den mechanischen Schalter 10a und/oder 10b wieder
freizugeben. Dadurch wird erreicht, daß während der nachfolgenden
Seitenbewegung der Behälteraufnahmeeinrichtung 4 der Aufnahmekamm 9
nicht am Behälter 5 reibt. Die beiden Schalter 10a und 10b sind elektrisch in
Reihe geschaltet, so daß bereits bei Betätigung eines der beiden Schalter ein
entsprechendes Signal abgegeben wird.
Bezüglich der beiden Optosensoren 11a und 11b ist in diesem Zustand
mindestens einer der beiden Sensoren geschaltet. Der Optosensor 12a ist
wirkungslos geschaltet, seitdem der Sensor 12b die Überwachung ausführt.
Zwischen den Optosensoren 11a und 11b wird nun durch Seitwärtsbewegung
der Standort des Behälters 5 festgestellt. Wenn z. B. der Optosensor 11a nicht
bedämpft wäre, wird der Ausleger 2 der Behälteraufnahmeeinrichtung 4 in
Richtung des Optosensors 11b verfahren, bis dieser nicht mehr bedämpft ist.
Die elektronische Steuerung ermittelt den Verfahrweg x über den Radius und
den Winkel der zurückgelegten Strecke und stellt die Behälteraufnahmeein
richtung 4 auf eine vorprogrammierte Stelle so ein, daß die Aufnahme des
Behälters 5 zur Entleerung automatisch ablaufen kann.
Der Abstand der beiden Optosensoren 11a und 11b voneinander ist im
gezeigten Beispiel kleiner als der kleinste entleerbare Behälter. Danach ist der
Algorithmus der Berechnung der Aufnahmeposition ausgerichtet. Mit der
Anordnung der Optosensoren 11a und 11b ist damit zugleich die kleinste
Behältergröße zwischen den beiden Sensoren bestimmt.
Eine andere Anordnung kann vorsehen, den Abstand der Optosensoren 11a
und 11b größer als die größte entleerbare Behältergröße zu bestimmen. Der
Algorithmus zur Einstellung der Aufnahmestellung ist hieran anzupassen.
1
Rahmen
2
Ausleger
3
Entleervorrichtung
4
Behälteraufnahmeeinrichtung
5
Müllbehälter
6
Rand des Müllbehälters
7
Widerlagerplatte
8
Aufnahmerahmen
9
Aufnahmekamm
10
a, bmechanischer Sensor
11
a, bOptosensor für Seitenausrichtung
12
a, bOptosensor für Entfernungsbestimmung
13
Hebel
14
Feder
15
Schaltfahne
16
Näherungsschalter
17
a bis dZahn
18
Achse
Claims (8)
1. Entleervorrichtung für Müllbehälter mit einer
Behälteraufnahmeeinrichtung in einer Lageerkennungs- und
Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageerkennungs-
und Steuereinrichtung an der Behälteraufnahmeeinrichtung (4)
mindestens einen mechanischen Sensor (10a, b) und mindestens drei
Optosensoren (11a, b, 12a, b) aufweist, wovon mindestens ein
Optosensor (12a, b) für die Entfernungsbestimmung und mindestens
zwei Optosensoren (11a, b) für die Seitenausrichtung der
Behälteraufnahme (4) angeordnet und ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
mechanische Sensor (10a, b) ein mechanischer Schalter ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
mechanische Schalter in einem Zahn (17a bis d) der
Behälteraufnahmeeinrichtung (4) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der mechanische Schalter einen schwenkbar
angeordneten, gegenüber der Behälteraufnahmeeinrichtung (4)
vorstehenden Hebel (13) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei mechanische Sensoren (10a, b) in
horizontaler Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Optosensoren (11a, b) für die
Seitenausrichtung einen horizontalen Abstand aufweisen, der geringer
ist als die Breite des zu entleerenden Behälters (15).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Optosensoren (11a, b) für die
Seitenausrichtung einen horizontalen Abstand aufweisen, der größer ist
als die Breite des zu entleerenden Behälters (5).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei Optosensoren (12a, b) für die
Entfernungsbestimmung vorgesehen sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |